Пиротехническая химия
Главная Начинающим пиротехникам Статьи Добавить статью Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги в помощь
Военная история Изготовление и применение ВВ Пиротехника в военном деле Разное по пиротехнике Физика в пиротехнике Химия ВВ и составов
Новые книги
Яковлев Г.П. "122 мм самоходная пушка образца 1944 г." (Военное дело)

Суворов С. "Бронированная машина пехоты БМП -3 часть 1" (Военное дело)

Суарес Г. "Тактическое преимущество " (Военное дело)

Стодеревский И.Ю. "Автобиография записки офицера спецназа ГРУ " (Военное дело)

Соколов А.Н. "Альтернатива. Непостроенные корабли Российского императорского флота" (Военное дело)
Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания - Глушко В.П.
Глушко В.П. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания — Москва, 1971. — 263 c.
Скачать (прямая ссылка): termodinamiteplofizsvoystv1971.pdf
Предыдущая << 1 .. 99 100 101 102 103 104 < 105 > 106 107 108 109 110 111 .. 172 >> Следующая

Если распределение числа M вдоль контура сопла, получаемое обычно расчетами двумерного течения, неизвестно, то расчет потерь на трение можно провести приближенно, пользуясь распределением числа M для одномерного течения.
§ 4. ПОТЕРИ УДЕЛЬНОГО ИМПУЛЬСА, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ХИМИЧЕСКОЙ НЕРАВНОВЕСНОСТЬЮ
Значительную часть внутренней энергии расширяющихся в сопле продуктов сгорания составляет энергия диссоциации и энергия колебательных степеней свободы молекул.
При расширении газа в трансзвуковой и сверхзвуковой частях сопла по условиям равновесия диссоциация либо отсутствует, либо ее роль значительно меньше, чем в камере сгорания. В основном происходит рекомбинация молекул, в результате чего химическая энергия преобразуется в кинетическую. Однако вследствие больших градиентов газодинамических параметров в этой части сопла и конечного времени протекания физико-химических
процессов течение может отклоняться от равновесного, часть энергии замораживается и не преобразуется в кинетическую энергию струи. Газодинамические и термодинамические параметры при неравновесном течении могут заметно отличаться от параметров равновесного течения, в частности, удельный импульс в пустоте уменьшается по сравнению со случаем равновесного истечения. Исследование неравновесных течений в соплах дает возможность определять давление, температуру, состав и другие свойства продуктов сгорания при расширении.
Релаксационный процесс может оказывать существенное влияние на параметры течения, если время релаксации процесса сравнимо с характерным временем истечения и изменение энергии, связанное с этим релаксационным процессом, составляет значительную часть от общего изменения энергии. С этой точки зрения наиболее существенным является неравновесное протекание процессов диссоциации и рекомбинации, которые при расширении в сопле энергетически являются определяющими, а времена релаксации этих процессов сравнимы с характерным временем пребывания.
Ниже описан метод расчета и основные особенности неравновесных течений в соплах, представлены некоторые иллюстрирующие материалы. 'Конкретные результаты расчетов для ряда применяемых и перспективных топлив приводятся в соответствующих выпусках Справочника.
4.1. Метод расчета
Рассмотрим реагирующую газовую смесь, состоящую из q индивидуальных веществ. Смесь находится в энергетическом равновесии, ее термодинамическое состояние определяется температурой и давлением, мольными xq или весовыми gq долями индивидуальных веществ. Для индивидуальных веществ и всей смеси в целом справедливо уравнение состояния идеального газа.
Рассмотрим уравнения химической кинетики. Пусть в газовой смеси протекают / независимых химических реакций, каждая из которых, например, r-ая, описывается химической формулой
2 V4/- (18-30)
где ч'іг и ч]г — стехиометрические коэффициенты, показывающие, сколько молекул вещества A1 принимают участие в прямой (/г) и обратной (v"lr) реакциях.
Согласно [255, 262], скорость химической реакции г, например, в прямом направлении в
12*
— 179
молях на единццу объема и единицу времени равна
W?)-^)(7')r[(f-)V;'- (18.31) /-і
Коэффициент пропорциональности k^} (T), называемый константой скорости реакции, не зависит от концентраций индивидуальных веществ и является функцией температуры.
В соответствии с уравнением вида (18.31) скорость протекания реакции г равна
(18.32)
где W$\ K{+\ K^ — скорости и константы скоростей прямой и обратной реакций соответственно.
Для отношения констант скоростей реакции г в прямом и обратном направлении обычно принимается выражение, справедливое в условиях равновесия:
§г} = КсГ)(П (18.33)
где КсГ)(Т)—константа химического равновесия, выраженная через концентрации реагирующих веществ.
В результате прохождения реакции г в прямом направлении образуется ч"1г — v!r молей і-го индивидуального вещества, следовательно, массовая скорость образования вещества і в ходе реакции г составит
Ф}г) = [vi,-V^I V1W^ + (\-\г) hW-- (18.34)
Теперь уравнения кинетики для каждого индивидуального вещества і могут быть записаны в виде
^T = <M/>.7-,?,), / = 1,2,3,... <7, (18.35) где Ф^ = 2Ф'Г) — массовая скорость образова-
г
ния вещества в результате всех реакций г.
Отметим, что система уравнений (18.35) допускает выделение конечных соотношений (уравнений сохранения вещества), число которых равно количеству независимых компонентов (см. гл. IV—V).
Основная трудность при расчете неравновесных плоских или двумерных течений методом характеристик(135, 211, 225, 1100]состоит в решении системы уравнений неравновесного течения вдоль линий тока. Решение собственно характеристической системы уравнений получается с помощью хорошо разработанных стандартных алгоритмов (226].
Решение системы уравнений неравновесного течения вдоль линий тока по существу сводится к решению некоторой одномерной задачи с известным распределением давления вдоль линии тока. В связи с этим в первом приближении уравнения газовой динамики и химической кинетики совместно интегрируются вдоль линий тока (одномерное решение) плоского или осесимметричного сопла, течение в котором предварительно рассчитано методом характеристик с учетом равновесных 'превращений и, следовательно, получено некоторое исходное распределение давлений вдоль линий тока. Во втором приближении распределение давления вдоль линий тока уточняется с учетом неравновесных эффектов и интегрирование уравнений кинетики и газовой динамики вдоль линий тока повторяется. Такой подход позволяет приближенно рассчитать двумерное неравновесное течение в сопле, при этом неравновесные эффекты с достаточной для практики точностью учитываются на основе одномерного приближения, а двумерность течения независимо учитывается в результате расчета методом характеристик без учета неравновесных эффектов (211].
Предыдущая << 1 .. 99 100 101 102 103 104 < 105 > 106 107 108 109 110 111 .. 172 >> Следующая
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.